Filecoin白皮书|通过Filecoin共识机制让我们了解Filecoin如何实现去中心化存储

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Filecoin市场之所以能有效运行,是因为客户可以确信网络上的存储矿工正在正确存储他们的数据,这种自信来自Filecoin自己独特的证明系统,以确保Filecoin网络上能够按要求工作。

在Filecoin网络,矿工的存储是公开审核的。换句话说,Filecoin的存储证明让Filecoin网络的每个用户都能保证所有矿工都完全按照承诺存储数据,存储验证是支撑Filecoin市场的粘合剂,它确保了网络上存储的所有数据的完整性。

为了让这些数据能够完整地为存储用户提供他们想要的保证,检查必须成为Filecoin最基本协议的一部分,这就是Filecoin证明系统的作用。

证明系统是一种加密协议,参与者是提供和验证存储服务的矿公,Filecoin的证明系统解决了之前去中心化存储难以解决的问题,矿工们如何通过时间来证明他们真的在存储他们所说的数据,并且他们的确贡献了存储空间,为了理解这个问题,我们需要看看Filecoin实现去中心化存储以及其证明系统的独特之处。

Filecoin如何实现去中心化存储?

 

在集中式存储服务中,我们将数据寄托在云计算中心或者其他我们所信任的第三方实体上,这个第三方实体我们是保持对网络信心的关键。例如,当我们使用亚马逊S3进行云存储时,我们并不是真正信任亚马逊所采用的数据服务器网络,其实我们真正相信的是亚马逊能够保证网络如约工作——我们在亚马逊存储的数据安全、可用。

事实上,去中心化存储网络的信任更难实现,在Filecoin网络上,世界上任何人都可以提供存储空间,但要在Filecoin这样的去中心化网络上保持信任,你需要一种方法来建立对全球网络本身的信任。

Filecoin的证明系统正是通过将信任建立在Filecoin区块链的协议层中来实现的,Filecoin协议利用存储证明作为实现Filecoin区块链共识的核心机制。

在每个公共区块链上,“共识”定义了关于区块链上的数据条目的协议。为了实现共识,区块链依靠共识算法来生成新的区块,并确保区块链免受欺诈性数据条目的影响,这些算法精确地计算了矿工为构建和维护区块链做出贡献。

但其他区块链所依赖的共识算法,是浪费的(如比特币的POW机制),而Filecoin的共识机制则让矿工参与提供和验证存储数据完整性的有用工作(各种存储证明,即复制证明和时空证明)。

也就是说,Filecoin区块链本身就验证了矿工所进行的存储行为,这就是Filecoin如何将信任建立在其去中心化网络的协议层中,Filecoin的共识算法的核心是由两种证明机制来驱动的,这两种证明机制共同使得数据存储在Filecoin区块链上是可以公开验证的。

复制证明和时空证明

要验证Filecoin的去中心化网络上的存储,你需要证明两件事。首先,你需要证明给定的存储空间中存储了正确的数据集;其次,你需要证明同一组数据在给定的时间段内连续存储。

Filecoin的证明算法可以执行这些验证任务,协议实验室证明给定的矿工正在存储客户原始数据的物理唯一副本,而协议实验室证明客户的数据在一段时间内连续存储。

复制证明从“密封”的过程开始。矿工用一部分可用存储空间(我们称为“扇区”)存储客户的数据,填充该扇区后,将其密封。密封是将扇区逐渐转换为原始数据的唯一副本的操作。该副本与Filecoin矿工的公钥关联。为了执行最终的复制证明,矿工然后将副本的加密哈希提交到公共Filecoin区块链。通过复制证明,矿工提供了公共证明,证明他们在执行证明时存储了客户数据的唯一编码,只有完整拥有原始数据的矿工才能向Filecoin区块链提交正确的通信,但仅凭一个复制证明并不能验证存储是否是长期连续的。

这就是时空证明存在的必要性。使用时空证明,要求随机选择的矿工为他们维护的随机选择的存储扇区提供复制证明,这是通过向矿工发出加密挑战的程序来完成的,矿工必须在严格的时限内应对这一挑战。每个矿工必须每天证明其所有存储,并且还需要随机选择矿工来证明存储以赢得区块。密封的计算难度确保了矿工必须保持对密封区域的随时访问和完整性。

综合来看,复制证明时空证明构成了Filecoin独特的证明系统,是存储证明和时空证明的结合

除了证明系统之外,Filecoin网络还依靠博弈论的动机来阻止恶意或过失的活动,所有同意在Filecoin网络上存储数据的矿工必须在协议签订时提供Filecoin形式的抵押品,任何未通过时空证明检查的存储矿工都会受到惩罚,每当受到惩罚时,这些抵押品的一部分就会丢失,惩罚次数过多后,所有的抵押品都会丢失,矿工将无法再向客户提供存储服务。

Filecoin协议采用新颖的密码学、共识协议和博弈论激励机制设计,提供了一个去中心化的存储网络和市场,客户和矿工可以放心使用,这一切的核心是Filecoin对存储验证的独特方法。

 

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